[转发]磷酸铁铁锂VS三元电池:谁将会是行业主流?——王子冬关于动力电池的7个热辣观点

Brunden-avatar

Brunden

2021-11-20T07:19:18+00:00

链接 [url]https://www.bilibili.com/read/cv14117878?spm_id_from=333.999.0.0[/url]

背景介绍:这是王子冬参加“见智研究”访谈的总结与提炼。

王子冬:中国汽车动力电池创新联盟副秘书长,深耕行业20余年。


以下为访谈要点:

观点一:随着补贴的减少,市场回归理性——能量密度指标并非动力电池的唯一标准,而安全+成本+循环寿命才是动力电池大规模使用的核心指标。

      从2021年的产量、装机量的视角来看,动力电池的材料开始转向磷酸铁锂。其中,一个非常重要的原因在于补贴的减少,即便是考虑疫情影响补贴时间还有延续但总体而言补贴的引导意义不大了。

       目前,材料的稀缺、上游涨价的因素,导致主机厂和电池厂转向(磷酸铁锂),磷酸铁锂电池在性能+安全性+成本等主要方面是其最大的优势。

       资源是否受限、安全性是否可以接受、循环使用寿命的长短是厂商们选择的关键。资源问题势必会影响成本问题,安全性问题会涉及用户体验的安全感,而循环寿命涉及的是产业成本,并非性能(能量密度)决定一切。

      在政府补贴逐渐减少的前提下,今年市场和行业回归了理性,这才是今年磷酸铁锂电池转向背后的逻辑。

       对于广大主机厂而言,安全性+循环寿命+成本才是解决大规模应用的前提,不仅仅是中国的主机厂,全球的主机厂也是一样思考逻辑,比如特斯拉、奔驰、宝马他们也面临同样的压力。面对资源的约束、安全性的要求和成本的考虑,大家基本上走到了一条路上。

       主机厂们是基于以上原因,才会更多偏向磷酸铁锂,在不是极致追求能量密度的前提下,磷酸铁锂的基本性能已经基本够用了。更多是基于商业逻辑选择,而并非脑子一热,或者市场波动的冲动选择。


观点二:磷酸铁锂的前景与机会——对磷酸铁锂市场有很多误解

       很多人对于能量密度有所误解,大部分在讨论能量密度时主要指的是重量能量密度,但实际上主机厂们更看重的是体积能量密度。乘用车需要有足够的空间来布置动力电池(目前把电池全部放置于底盘,本质上也是一个无奈的选择)。主流的磷酸铁锂吃亏的不是重量能量密度,而是体积能量密度,这也就是比亚迪推出刀片电池?特斯拉使用4680CTP的方式?本质上就是在弥补磷酸铁锂的体积能量密度。  

      目前,CTC/CTP/刀片等电池结构,以及磷酸锰铁锂等都是为了提升磷酸锂铁电池性能。但类似的结构不仅仅是磷酸铁锂能采用,三元也可以采用,也一样能够提升成组密度。

      磷酸铁锰锂则主要是针对磷酸铁锂电压平台低,所提出的了,希望能够提升电压平台从而进一步提升能量密度。无论是结构变化还是材料变化,都是希望在使用过程中提升磷酸铁锂的使用体验。

      最后,从循环使用角度来说:三元锂电池的回收更有价值,磷酸铁锂回收意义不大。但未来,在磷酸铁锂上使用补锂技术,能够不以拆解、粉碎的形式回收资源,对于磷酸铁锂的循环使用是有重大意义的。


观点三:4680全极耳电池看上去很美——在批量生产的工艺尚未取得突破性进展

      4680从本质上讲和刀片电池一样,是一个结构形态。目前特斯拉的想法是单体电池容量做到30Ah(目前是27Ah),重量能量密度达到300Wh。也可以用磷酸铁锂来做,只是单体容量会低一些。

       特斯拉在研究电池的时候,一直希望能够有单体容量大一点的电池,当然这种大是在安全可控前提上的大。从一开始用18605电池,主要原因就是在于技术成熟安全性有保障,但其实特斯拉一直希望有更大的电池,但当时的电池主要是用于笔记本等消费数码领域,这个领域对于电池的尺寸更加敏感,因此当时的成熟技术是1860,后来通过成熟的产线借鉴、升级为2170,但使用小圆柱的成本、生产效率等各个方面不能完全满足特斯拉的需求。

       4680电池的推出,也是经过产业端磨合,并且通过招聘A123电池厂的技术人员,在吸收和掌握了一定(大)圆柱电池的技术之后,才推出这样的大容量+大圆柱的结构。

        从结构上讲,4680比2170电池好很多,但目前还有很多工艺问题没有彻底解决,所以,特斯拉也在不断推迟4680电池上市的时间点。

       从系统集成讲,如果4680和2170性能(能量密度)一样的的话,一定选择4680,将会大幅减少成组集成的数量,这对产品的一致性、可靠性有大幅提升。

       从工艺上讲,1860/2170/4680最本质的比拼是制造工艺的成熟度,绝对不是简单的把尺寸放大就可以了。圆柱电池都属于卷绕工艺,无论是极片的长度、圈绕时隔膜的张力、制造精度(纠偏)都会随着尺寸的增大而大幅提高。最重要的两点,一个是电池的膨胀与变形问题尺寸越大、膨胀问题难以解决,虽然圆柱造型结构的抗膨胀性最好,如果外壳刚度过高变形小,内部极片会受损进而会影响电池容量;另外一个全极耳工艺难题,最早的全极耳电池是三星方形电池,方形电池的全极耳有一个“篦子结构”能够“抓住”极耳,而圆柱形电池无法采用同样的结构。目前就是在卷绕完毕后“揉平”——就是把高出部分的极耳揉平,然后再用激光焊接方式把极耳与端面焊接起来,目前这个生产工艺太难了尚未完全突破。据了解,A123大约在10多年前就在进行相应的技术攻关,到目前为止尚未有实质性突破(良品率满足要求)。

        但4680电池的成组效率并不高(圆柱的四个角始终无法有效利用),虽然特斯拉采用的错位布局尽可能的减少圆柱结构带来的空间浪费。但成组空间利用率还是圆柱电池的最重要短板(单体能量密度高,但成组效率不高)。如果,与比亚迪的刀片电池和宁德的CTP电池相比(方形),他们从电芯到PACK的体积利用率可以达到了85%以上;而4680同样状况下,即便是采用CTC的机构,体积利用率只有70%多。当然,4680有一个优势就是,特斯拉采用了波浪形的冷却管,可以上每一个电池都能直接接触到,这目前是比方形电池做得好的。(所以,目前考虑到散热系统的情况,大圆柱电池和方形电池的综合体积利用率相当,并没有取得实质性的突破)

       目前,我们国内很多时候是很盲目的,认为特斯拉用了1860就认为这个电池好,用了2170就认为2170好,现在用了4680就认为4680好。其实,就是特斯拉按照自己的产品与技术迭代的节奏往上走而已。


观点四:无钴和高镍三元电池,不具备大规模产业化的基础

       对于三元电池的无钴也好、四元也罢,即便是降低钴的含量,但高镍一样会提高电池成本。最好是不用钴、镍,锰目前的缺点太明显,更适合用于二轮车辆。

      汽车行业里有一个非常重要的观点就是:资源的可持续性问题,同时会衍生出资源再利用率的问题。

      目前的无钴、高镍是对于性能追求下的暂时追求,从经济性和资源的可持续性上来讲,无法实现大规模的普及。最终,会回归到材料的可持续性方面来,钴和镍的资源都是相对有限的。

       电动汽车与现在的燃油车类似,燃油车没有必要把油箱做大到能够保证1000公里的续航,因为加油站很方便。未来随着充电设施的完善与使用场景结合,600-800公里续航足够了。

      理性思考,回归到地球上资源很多、成本不高的材料用于制作动力电池,包括钠电池。钠电池的性能明显不如磷酸铁锂和三元锂电池,但就是考虑到资源的约束,因此可以作为一个备选方案。

       随着技术的发展,动力电池也会演变成标准化的车规标准电池。否则,大规模产业的瓶颈也将会影响到新能源汽车行业的发展速度。      


观点五:动力电池实际产能利用率很低,电池厂产能扩张略显盲目。未来主机厂会自建电池工厂

       从总体上来看,动力电池供大于求的现象一直存在。从几年前300GWh产能,但实际产出30GWh,产能利用率只有10%;从几年前有几百家电池生产厂商,目前20多家。真实的情况是:除了头部企业的产能利用率比较高外,其它企业的产能利用率都非常低。

       今年这一轮产能扩产的主要原因:第一,是电池行业太热了;第二,是看到未来对于电池的需求。

       但盲目扩产比较危险的,现在其实是电池的总产能偏大,但“好电池”偏少,有效产能反而不足。

       而且,未来主机厂一定会采取自建电池工厂的。已经得知的有:特斯拉、大众、宝马、奔驰、吉利、长安都在自建电池产能。

       为什么主机厂要自建电池产能呢?

       对汽车行业而言,单一零部件超过整车BOM成本的10%以上,整车厂商就会有控制的需求。在燃油车时代当属发动机和变速箱,是整车厂商最核心的技术。而到了新能源时代,电机和电池基本上都不受整车厂商控制。当然,现在的主机厂也在制造三合一、五合一乃至七合一的电池,接下来一定会控制电池,因为动力电池占据了纯电动车的30%BOM成本。

       对于主机厂而言,一旦产生类似今年芯片这样的供应链问题,电池不受控对于整车厂商而言是致命的(从这个维度也能理解,为什么宁德时代对新能源整车厂商的强势地位了)。

      目前,整车厂商会先从PACK入手,主要是由于动力电池的技术路线尚未完全确定,一旦确定下来,整车厂商一定会自己做电池,这一点是毫无疑问的。

      一旦整车厂商生产电池了,现有的电池厂被收购的可能性会更大,整车企业是具备产业链整合能力的。


观点六:动力电池目前不涨价的原因在于动力电池的毛利尚可承受

        以宁德时代为例,动力电池的毛利在26-29%之间,总体看电池的利润率还是很高的,当然各家电池厂商在材料利用率、技术水平、良品率等的不同,都会对电池利润率有影响。

       近几年来,从行业的总体发展情况来看,上游材料企业的压力远大于动力电池厂商。整个原材料的透明度要比动力电池行业透明很多,以当升为例(王子东曾担任当升的独立董事),使用的核心材料的价格是公开的,谁都可以查询的到。拿到材料后,收取的是加工费,这也是上游材料企业生产选址在偏远的、电价便宜的地方。

       最近的情况是,遇到了需求与产能错配的状况。材料企业的产能提升周期相对较长,而今年电池的需求又总是超预期导致的。但总体而言,不属于结构性的产能不足,更多是一个错配现象,导致了今年材料厂商的主动涨价的现象。当产能释放出来了之后,材料的价格也会有相应的波动。

       电池厂商是否会选择涨价?电池不涨价的原因,还是在于毛利较高,具有一定的价格承压能力,同时还有一部分原材料是提前采购,当前上游涨价的传导作用还需要一段时间观察。(汽车整车厂为例,纯利润3%左右,但是产业却有着1:8-10的周边产业带动作用,因此总体而言,整车厂更强势一点)。

       当然,如果上游材料的涨价趋势继续保持,预计电池厂商的价格也会随之近一步调整。


观点七:固态电池、钠离子电池的未来很美好,但现实很骨感

     先说固态电池,是基于锂电池不安全的逻辑,衍生出来的。但到今天都没有能够大规模推出,还是有核心问题没有解决。

     再说钠离子电池,也不是一个新鲜的事情。至少5年前就在说了,中科院等机构已经研究了5-10年了。但从实际应用上来讲,第一,钠电池无法实现锂电池的性能;第二,钠电池引起大家注意,主要是因为上游原材料涨价,导致钠电池的成本优势引起大家注意了。在短期内并不具备产业化的能力;第三,钠离子电池的研发投入非常低。目前电池的攻关与投入中,大约95%研发费用投入在锂离子电池,钠离子电池的投入非常低,在这样的前提下,在2-3年的时间里要替代锂电池几乎是不可能的。

      最后说一说氢燃料电池:可以说氢燃料电池的技术从10年前到今天没有本质进步,核心原因在于:催化剂—铂的研发没有任何进展,始终会面临资源稀缺、成本过高,现有资源无法满足规模化大批量生产。


写在最后:

1、行业逻辑:最终,还是会回归到——“安全+成本+循环使用寿命+可持续性”这些核心要素上,将是决定行业规模与企业地位的核心因素。而单一的性能指标,只是一个阶段性追求的目标而已。

2、技术络线:目前技术路线尚未取得共识(类似于光伏当年的技术路线),无论是结构形式-圆柱、方形、软包,还是原材料类型-磷酸铁锂、三元锂、无钴、高镍等,都处于百花齐放的阶段。一旦技术路线达成初步共识,动力电池产业将进入一条超级赛道。在这里,我已久看好磷酸铁锂电池会成为“车规级”动力电池标准。

3、行业格局:从长期来看,动力电池厂商的高毛利是不可持续的,对于占整车30%BOM的关键零部件,整车厂一定会寻求各种形式的控制。未来的供应格局大概率是主机厂控制的动力电池厂商+头部动力电池厂商的“寡头垄断”格局,在国内比亚迪和长城选择自建,大众选择国轩,未来的二、三线电池厂商大概率要么被收购,要么成为厂商的二供、三供保障。
LostTrap-avatar

LostTrap

电池能不能挤牙膏?
❤_Rengoku_❤-avatar

❤_Rengoku_❤

一句话

王传福牛逼
Koedama-avatar

Koedama

说了一堆,但其实都是现在已经形成共识的东西,正经干货没啥
TheTogah-avatar

TheTogah

感谢分享,讲得真好!
JZ-avatar

JZ

一句话,目前没定型前 选最好的电池。

不管国产 外国
高端都是三元里

就比亚迪性能版用铁电池。 搞得 30分钟连续行驶速度居然只有140
mahai-avatar

mahai

在性能区别不是太大的情况下 ,安全具有绝对优势
如果三元锂和磷酸铁锂,我肯定不会选择三元锂
Azunkata-avatar

Azunkata

谁将会是行业主流?通篇讲的都是谁已经成为了行业主流[s:a2:你看看你]

未来我还是看好钠电池,毕竟便宜+产量无限
LincolnDeeds-avatar

LincolnDeeds

感谢分享,学习了

[s:ac:呆]另外3楼说早就有共识,然后5楼6楼两个三元锂党和磷酸铁锂党已经开始打架了。。
envixity-avatar

envixity

2022年都快到了,还有人把高端和三元锂划等号,这得多不关心这个市场啊。顶配车型用三元锂,是为了续航和重量,又不是三元锂贵所以好所以高端。
Bones214_-avatar

Bones214_

这是B乎一个表格。[s:ac:哭笑][img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202111/24/-7da9Q17d-jd1kK29T3cSma-ex.jpeg.medium.jpg[/img]
TOX-avatar

TOX

电池检测认证机构快氢氟酸中毒的同学告诉我。
买磷酸铁锂,不要三元
问就是安全
AyItzJimmi-avatar

AyItzJimmi

大A里,锂电池概念股已经翻了几番了,钠电池概念股割了一茬又一茬
envixity-avatar

envixity

Reply to [pid=568499579,29572810,1]Reply[/pid] Post by [uid=6601784]kissbyeangel[/uid] (2021-11-24 16:51)
这是奥特能宣传资料里摘出来的吧。
Tainted-avatar

Tainted

其实还是几个老问题,还没到格局剧变的时候吧,
但是电池降价是未来的大趋势了,只不过看说技术变革导致,还是产能增加慢慢降低了
ChiefOfGotham-avatar

ChiefOfGotham

现在磷酸铁锂的车型也能搞到500公里续航,为了安全考虑确实是更好
Bones214_-avatar

Bones214_

[quote][pid=568504777,29572810,1]Reply[/pid] Post by [uid=60484029]icefoxkingadmin[/uid] (2021-11-24 17:09):

这是奥特能宣传资料里摘出来的吧。[/quote]不是,这是B乎一个人写的,确实是奥特能的介绍。官方一般也不会写这个对比的[img]http://img4.nga.cn/ngabbs/post/smile/a2_27.png[/img]
GothBoiClique-avatar

GothBoiClique

亿纬现在主要还是18650,利润是真可观,我们董事长亲自挂帅抓产能。当然现在疯狂发育开基地,在荆门新征3000亩工业用地,看介绍好像是要上4860
ireallyfvckinghateyov-avatar

ireallyfvckinghateyov

[quote][pid=568488513,29572810,1]Reply[/pid] Post by [uid=63704979]20哥哥[/uid] (2021-11-24 16:13):

一句话,目前没定型前 选最好的电池。

不管国产 外国
高端都是三元里

就比亚迪性能版用铁电池。 搞得 30分钟连续行驶速度居然只有140[/quote]你这结论,是没看,还是白看了[s:ac:喷]
Lego panáček David-avatar

Lego panáček David

[quote][pid=568499579,29572810,1]Reply[/pid] Post by [uid=6601784]kissbyeangel[/uid] (2021-11-24 16:51):
这是B乎一个表格。[s:ac:哭笑][img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202111/24/-7da9Q17d-jd1kK29T3cSma-ex.jpeg.medium.jpg[/img][/quote]专门忽悠那些不知道为啥磷酸铁锂不用这么麻烦的小白[img]http://img.nga.178.com/attachments/mon_201209/14/-47218_5052bc4cc6331.png[/img]